dr inż

1

DrewnoDrewno i materiały materiały drewnopochodne drewnopochodne

jako materiały konstrukcyjne

(właściwości surowca)

Dr inż. Dorota KRAM

Kraków, semestr zimowy 2010/2011

wycinek z życia jednej sosny

1 1913 zawiązanie

2 1918 szybki wzrost bez utrudnień ze strony otoczenia

3 1923drzewo przechyliło się a przyrosty odzwierciedlają silne

oddziaływanie z jednej strony

4 1933drzewo rośnie znowu prosto, jednak odczuwa

konkurencję przy pozyskiwaniu wody

5 1936konkurencyjne drzewa znikały na skutek wycinki,

silnych wiatrów itp.

6 1939przez las przeszedł pożar ściółki, zachowała się wewnętrzna warstwa - kora chroniąca drzewo

7 1951długotrwała susza spowodowała, że przyrosty roczne

zacieśniły się

8 1966dalsze zacieśnienie usłojenia następuje na skutek

inwazji insektów1975 drzewo w wieku 62 lat zwaliło się na skutek choroby

SKĄD SIĘ BIORĄ WŁAŚCIWOŚCI ???

http://technikseiten.hsr.ch/

DRZEWOSTAN POLSKICH LASÓW

Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa Budowa

i wi wi wi wi wi wi wi włłaaaaaaaaśściwociwociwociwociwociwociwociwośści drewnaci drewnaci drewnaci drewnaci drewnaci drewnaci drewnaci drewna

świerk sosna

gęstość przy wilgotności 12-15% -540-720-910 kg/m³

gęstość przy wilgotności 12-15% - 330-510-890kg/m³

modrzew

gęstość przy wilgotności 12-15% - 440-590-850 kg/m³

buk

gęstość przy wilgotności 12-15%-430-690-960 kg/m³

dąb

gęstość przy wilgotności 12-15% - 340-470-680kg/m³

Gatunki drewna Gatunki drewna budowlanegobudowlanego

wybrane przykłady

Picea abies Karst

wysokość do 45 mśrednica do 120 cm

Pinus sylvestris L.

wysokość do 50 mśrednica do 200 cm

Larix decidua Mill.

wysokość do 40 mśrednica do 150 cm

Fagus silvatica L.

wysokość do 40 mśrednica do 100 cm

Quercus robur L.

wysokość do 50 mśrednica do 200 cm

dr inż

2

ZMIANY CECH wraz ze wzrostem GĘSTOŚCI

Budowa drewna iglastegoBudowa drewna iglastego

Przekrój styczny

Przekrój promienisty

Przekrój poprzeczny

http://technikseiten.hsr.ch/fileadmin/technikseiten/Bibliotheken/Materialberichte/holz/Holz_2.pdf

Budowa drewna Budowa drewna liściastego (liściastego (brzoza)brzoza)

Przekrój poprzeczny

Przekrój promienisty

Przekrój styczny

� tworzywa na bazie drewna litego litego drewno klejone drewno klejone i ulepszane (np. lignoston i lignomer, ThermoWood), płyty stolarskie,

� tworzywa na bazie elementów otrzymywanych przez wzdłużne rozszczepianierozszczepianie drewna litego Scrimber, Tim Tec,

� tworzywa na bazie fornirufornirusklejka, lignofol oraz nowe materiały np. LVL i i PSL,

� materiały na bazie wiórówwiórówróżne odmiany płyt wiórowych oraz OSB i nowemateriały np. LSL,

� materiały na bazie wełny drzewnej wełny drzewnej płyty wiązane cementem portlandzkim lub magnezytem,

� materiały na bazie trocintrocinpłyty trocinowe, trocinobeton,

� materiały na bazie włókienwłókienpłyty pilśniowe wytwarzane metodą mokrą i metodą suchą (MDF).

Zasadnicze tworzywa drzewne i materiały drewnopochodne

Drewno okrągłe

Tarcica

Fornir i obłogi

nieobrzynana

obrzynana

Deski BelkiBaleKrawędziakiŁaty

Elementy klejone warstwowo z desek

dr inż

3

Pozyskiwanie drewna budowlanego Pozyskiwanie drewna budowlanego -- sortyment tarcicysortyment tarcicy

a) Deskib) Balec) Krawędziakid) Belkie) Łaty PN-D-96000:1975 Tarcica iglasta ogólnego przeznaczenia

Przykładowy SORTYMENT Przykładowy SORTYMENT „wyrobów z DREWNA”„wyrobów z DREWNA”

Drewno pełne konstrukcyjne

Drewno klejone z desek

LSL i PSL

Płyty klejone Sklejka

Płyty paździerzowe

Dataholz.com

Kerto-S LVL (Laminated Veneer Lumber) Kerto-Q LVL (Laminated Veneer Lumber)

Sklejka FIŃSKANominalna grubość fornirów liściastych i iglastych wynosi 1,4 mm, a dla grubych fornirów iglastych od 2,0 – 3,2 mm.GATUNKI STANDARDOWEJ SKLEJKI FIŃSKIEJLiściasta (Brzoza)Liściasta (Brzoza): Wszystkie płaty forniru tworzące sklejkę są wykonane z drewna liściastego, najczęściej brzozowego.Mieszana CombiMieszana Combi: Dwie skrajne warstwy forniru z każdej strony arkusza są z drewna liściastego (brzozy), a warstwy wewnętrzne (środka) na przemianz drewna iglastego i brzozy.Mieszana Combi MirrorMieszana Combi Mirror: Z każdej strony arkusza jest jedna warstwa (obłóg)z drewna liściastego (brzozy), a rdzeń składa się naprzemiennie z fornirów iglastych i liściastych.IglastaIglasta: Cały arkusz zbudowany jest z fornirów z drewna iglastego. Warstwyzewnętrzne (obłogi) wykonane są zwykle z drewna Świerkowego, czasem z sosny.

Sklejka fińska składa się z płatów forniru sklejonych na krzyż tak, że włókna w przyległych warstwach przebiegają prostopadle do siebie.

OSB -Oriented Strand Board

OSBOSB/1/1-- płyty ogólnego zastosowania, przeznaczone do płyty ogólnego zastosowania, przeznaczone do użytkowania w warunkach suchychużytkowania w warunkach suchychOSBOSB/2 /2 -- płyty nośne, warunki suchepłyty nośne, warunki sucheOSBOSB/3 /3 -- płyty nośne, warunki wilgotne 2600/1200płyty nośne, warunki wilgotne 2600/1200OSBOSB/4 /4 -- płyty o podwyższonej zdolności przenoszenia płyty o podwyższonej zdolności przenoszenia obciążeń, warunki wilgotneobciążeń, warunki wilgotne

Obecnie w Polsce produkuje się płyty OSB/2, OSB/3 oraz OSB/4

dr inż

4

Płyty wiórowe i paździerzowe

Wytrzymałość a gęstośćdla różnych gatunków drewna

Średnioroczne przyrosty w mm

Gęstość g/cm3

Moduł sprężystości N/mm2

WILGOĆ

•wilgotność otoczenia •wilgotność bezwzględna

materiału•higroskopijność

•nasiąkliwość???

Wilgotność bezwzględna – wyrażony w % stosunek masy wody zawartej w materiale do masy całkowitej wysuszonego materiału

mw – masa drewna wilgotnego [kg]mo – masa drewna całkowicie wysuszonego [kg]

drewno całkowicie wysuszone nie występuje w naturze, wilgotność równą 0 można uzyskać przez suszenie drewna w temperaturze 103 0C

drewno suszone na otwartej przestrzeni i osłonięte od opadów atmosferycznych osiąga w polskich warunkach klimatycznych wilgotność 12-20 %

stan równowagi higroskopijnej w zależnie od gatunku drewna osiąga 22-35%

dwa zakresy wilgotności drewna1. kapilarny (powyżej nasycenia włókien –

większość właściwości drewna nieniezmienia się)2. higroskopijny (poniżej nasycenia wł.- większość

właściwości drewna ulega zmianieulega zmianie) w tym zakresie drewno dąży do zachowania stanu równowagi

Budownictwo ogólne tom 1 - Arkady

wilgotność równoważna drewna

Wilgotność drewna w przekrojuWilgotność drewna w przekroju

Rozkład wilgotności w drewnieklejonym warstwowo pracującego

w warunkach pływalni

Rozkład wilgotności w drewnieklejonym warstwowo do 20 dniach

składowania w warunkach normalnych

GATUNEK DREWNA

GŁĘBOKOŚĆ WNIKANIA WODY W DREWNO PRZEZ POWIERZCHNIĘ [MM]

CZOŁOWĄPROMIENIOW

ĄSTYCZNĄ

SOSNA (BIEL)SOSNA (TWARDZIEL)ŚWIERK (BIEL)DĄB (BIEL)DĄB (TWARDZIEL)BRZOZAJESION (BIEL)JESION (TWARDZIEL)

1512151061187

1--11111

1--11111

NASIĄKLIWOŚĆ drewna litegoma ograniczone znaczenie wporównaniu z materiałami drewnopochodnymi, gdzie nasiąkliwośći pęcznienie uważa się za bardzo ważne kryteria jakościowe

dr inż

5

zależność pęcznienia drewna świerkowego w trzech głównych kierunkach anatomicznych od wilgotności równoważnej1. pęcznienie w kierunku

podłużnym2. pęcznienie w kierunku

promieniowym3. pęcznienie w kierunku

stycznym

ZMIANY CECHWRAZ ZE WZROSTEM

WILGOTNOŚCI DREWNA

http://facta.junis.ni.ac.rs/aace/aace99/aace99-10.pdf

Wytrzymałość i skręcone włókna1 ściskanie; 2 zginanie; 3 rozciąganie

Zależność wytrzymałości drewna od zmiany wilgotności Wpływ czasu trwania obciążenia na nośność

Wpływ temperatury i wilgotności na wytrzymałośćrozciąganie

ściskanie wzdłuż włókien

ścinanie wzdłuż włókien

zginanie

Moduł sprężystości a temperatura

PĘKNIĘCIA

dr inż

6

DEFORMACJEPODATNOŚĆ NA PODATNOŚĆ NA

TECHNICZNE SZKODNIKI DREWNATECHNICZNE SZKODNIKI DREWNA

Korozja biologiczna• butwienie (w skutek występujących w

drewnie bakterii następuje przebarwienie drewna)

• grzyby• owady

zagadnienia odporno ści ogniowejzagadnienia odporno ści ogniowej

dr inż

7

Wygasanie pożaru

Tem

pera

tura

Czas

ZapłonRozwój pożaru

Pełny rozwój pożaru

Miarą ODPORNOŚCI OGNIOWEJ jest czas tF w minutach od początku badania do chwili osiągnięcie

przez element próbny jednego ze stanów granicznych:

•• nono śnono ści ogniowej ci ogniowej -- RR•• izolacyjnoizolacyjno ści ogniowej ci ogniowej -- II•• szczelnoszczelno ści ogniowej ci ogniowej ––EE

Mogą również wystąpić kryteria uzupełniające np.M – odporności na działania mechaniczneS – dymoszczelnościD (Tk) – skuteczności ognioochronnej (Tk temperatura krytyczna wyrażona w stopniach Celsjusza)

50 mm

96 mm

w poprzek włókien

wzdłuż włókien

oddziaływanie ognia prostopadle do włókien

oddziaływanie ognia wzdłuż włókien

pręd

kość

zwęg

lani

a [m

m/m

in]

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

10 20 30 40 50 60Strumień ciepła [kW/m ]2

lipadąb czerwonysosnasekwoja